2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19K20283
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松永 拓也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (40782941)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 粒子法 / 数値流体力学 / 表面張力 / 自由表面 / 気液界面 / インクジェット / 液滴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒子法を用いた流体シミュレーションにおいて、表面張力を主体とする流れを精度良く解析することを目的として、移動サーフェスメッシュ法を新たに開発した。最終年度はこれまでに得られた研究成果を取りまとめて、国際ジャーナルへの論文投稿を行った。研究期間全体の主な研究成果を以下に示す。
（１）非圧縮性流れの計算アルゴリズムとして、時間進行法には部分段階法、空間離散化スキームにはLSMPSスキームを適用した。更にコロケート型変数配置に起因する数値不安定化を抑制するため離散化スキームの修正法を提案した。（２）移動サーフェスメッシュを用いた自由表面の計算アルゴリズムを開発した。移動サーフェスメッシュの節点を計算点として扱うことによって、追加された自由度により自由表面の境界条件を直接拘束することが可能となった。特に表面張力の計算精度が著しく向上することを示した。（３）支配方程式を軸対称座標系で記述することにより、軸対称三次元流れを効率的に解析できるようにした。加えて、新たな粒子再配置アルゴリズムの作成により、界面が大きく変形する問題においても粒子配置の粗密の増大が抑制され、数値安定性が大きく向上した。（４）液滴生成等によるトポロジー変化を考慮する計算するため、移動サーフェスメッシュの分裂を考慮するアルゴリズムを実装した。（５）実問題例として、蛇口からの液垂れ問題や連続式インクジェット流れを解析し、本開発手法の有効性を示した。
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